液位测量类仪表维修维护

1、液位测量类仪表维修维护液位测量类仪表维修维护杨航涛杨航涛核动力院三门维修项目部核动力院三门维修项目部目录目录名词解释名词解释液位测量的类型及原理液位测量的类型及原理核电厂常用液位计介绍核电厂常用液位计介绍通用检修工具通用检修工具电动仪表通用故障分析电动仪表通用故障分析正负迁移及灵敏度问题讨论正负迁移及灵敏度问题讨论物位的定义：物位的定义：物位统指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。物位统指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。物位检测仪表的分类物位检测仪表的分类它包括以下它包括以下 3 3 个方面：个方面： 液位：容器中液体介质的高低，测量液位的仪表叫液位计。液位：容器中液体介质的高低，测量

2、液位的仪表叫液位计。 料位：容器中固体或颗粒状物质的堆积高度，测量料位的仪表叫料位：容器中固体或颗粒状物质的堆积高度，测量料位的仪表叫料位计。料位计。 界位：两种密度不同液体介质或液体与固体的分界面的高低，测界位：两种密度不同液体介质或液体与固体的分界面的高低，测量界位的仪表叫界面计。量界位的仪表叫界面计。 名词解释名词解释 液位的高低对核电厂来说是个重要的参数，例如反应液位的高低对核电厂来说是个重要的参数，例如反应堆冷却剂液位，蒸汽发生器水位、稳压器内液位等直接反堆冷却剂液位，蒸汽发生器水位、稳压器内液位等直接反映了核电厂的运行工况，关系到核电厂能否安全而经济地映了核电厂的运行工况，关系到核

3、电厂能否安全而经济地运行。运行。常用的液位测量仪表主要有以下几种：常用的液位测量仪表主要有以下几种：液位测量的类型及原理液位测量的类型及原理 直读式液位测量仪表直读式液位测量仪表A A 玻璃管式：通过与被测容器连通的玻璃管或玻璃板直接显玻璃管式：通过与被测容器连通的玻璃管或玻璃板直接显示被测液位。适用于液位，介质温度为示被测液位。适用于液位，介质温度为100-150100-150O OC C，介质压，介质压力为常压，可连续测量。力为常压，可连续测量。B B 玻璃板式：原理同玻璃管式，介质压力为玻璃板式：原理同玻璃管式，介质压力为4MPa4MPa。 它可以直接用与被测容器连通的玻璃管或玻璃板来显

4、它可以直接用与被测容器连通的玻璃管或玻璃板来显示容器中的液位高度，是最原始但仍应用较多的液位测量仪示容器中的液位高度，是最原始但仍应用较多的液位测量仪表。表。浮力式液位测量仪表浮力式液位测量仪表这是一种利用浮子较所测液体比重稍小的特点，使浮子漂在液面上这是一种利用浮子较所测液体比重稍小的特点，使浮子漂在液面上并随液面的升高或下降来反映液位的仪器，它也是一种应用最早并并随液面的升高或下降来反映液位的仪器，它也是一种应用最早并且应用范围很广的液位测量仪表。且应用范围很广的液位测量仪表。包括浮子式和浮筒式，都是基于液位的浮力随着液位的变化而上浮包括浮子式和浮筒式，都是基于液位的浮力随着液位的变化而上

5、浮或下降的原理。适用于液位界面，浮子式介质温度为或下降的原理。适用于液位界面，浮子式介质温度为150150O OC C，介，介质压力为质压力为1.5MPa1.5MPa，可定点，连续测量。浮筒式介质温度为，可定点，连续测量。浮筒式介质温度为200200O OC C，介质压力为，介质压力为32MPa32MPa，可连续测量。，可连续测量。静压式液位测量仪表静压式液位测量仪表A A 压力式和吹气式：基于液面高度变化时，容器底部或侧面某点上压力式和吹气式：基于液面高度变化时，容器底部或侧面某点上的压力也随之变化的原理，适用于敞口容器，介质温度为的压力也随之变化的原理，适用于敞口容器，介质温度为50-15

6、050-150O OC C，介质压力为常压，可连续测量。吹气式可测量高粘度液体。介质压力为常压，可连续测量。吹气式可测量高粘度液体。B B 差压式：原理同上，适用于密闭容器，介质压力为差压式：原理同上，适用于密闭容器，介质压力为40MPa40MPa。 它是利用液柱高度对某定点产生压力，测量该点压力或测量该点与它是利用液柱高度对某定点产生压力，测量该点压力或测量该点与另一参考点的压差而间接测量液位的仪表。另一参考点的压差而间接测量液位的仪表。振动式液位测量仪表振动式液位测量仪表 A A 棒式振动式：压电式振动棒以一定频率振动，当物料覆盖棒式振动式：压电式振动棒以一定频率振动，当物料覆盖振动棒时，

7、振动被阻尼，检出振幅的衰减，即可发出物位开振动棒时，振动被阻尼，检出振幅的衰减，即可发出物位开关信号，适用于料位，介质温度为关信号，适用于料位，介质温度为-20-130-20-130O OC C，介质压力为，介质压力为4MPa4MPa，可定点测量。，可定点测量。B B 音叉式：压电元件驱动的音叉以一定频率振动，当音叉浸音叉式：压电元件驱动的音叉以一定频率振动，当音叉浸入液体时，振动频率发生变化，电子部件将此信号检出，并入液体时，振动频率发生变化，电子部件将此信号检出，并转换成开关信号。适用于液位，介质温度为转换成开关信号。适用于液位，介质温度为-20-150-20-150O OC C，介质，介

8、质压力为压力为2.5MPa2.5MPa，可定点（液位开关）测量。，可定点（液位开关）测量。超声波式液位测量仪表超声波式液位测量仪表A A 连续式：通过测量超声波的探头与物料表面之间往返一次连续式：通过测量超声波的探头与物料表面之间往返一次所需的时间来测量物位，适用于液位和料位，介质温度所需的时间来测量物位，适用于液位和料位，介质温度200200O OC C，常压状态。，常压状态。B B 定点式：当被测介质进入超声波探头的设定位置时，发出定点式：当被测介质进入超声波探头的设定位置时，发出控制信号，适用于液位和料位，介质温度控制信号，适用于液位和料位，介质温度200200O OC C，常压状态。，

9、常压状态。电测式液位测量仪表电测式液位测量仪表A A 电阻式（电极式）：将物位变化转换为电极之间的电阻变电阻式（电极式）：将物位变化转换为电极之间的电阻变化，适用于液位和料位，但测量介质需有导电性，介质温度化，适用于液位和料位，但测量介质需有导电性，介质温度200200O OC C，介质压力为，介质压力为5MPa5MPa，可定点，连续测量。，可定点，连续测量。B B 电容式：通过测量电极与容器壁（或另一测量电极）之间电容式：通过测量电极与容器壁（或另一测量电极）之间的电容量变化来检测物位，适用于液位和料位，介质温度为的电容量变化来检测物位，适用于液位和料位，介质温度为-50-250-50-25

10、0O OC C，介质压力为，介质压力为4MPa4MPa，可定点，连续测量。，可定点，连续测量。 C C 电感式：当被测介质液位发生变化时，检测元件的电感电感式：当被测介质液位发生变化时，检测元件的电感量随之变化，适用于液位，介质温度为量随之变化，适用于液位，介质温度为100100O OC C，介质压力为，介质压力为6.2MPa6.2MPa，可连续测量。，可连续测量。微波式液位测量仪表微波式液位测量仪表A A 反射式：（连续式）通过测量微波脉冲在传感器与物料表面之反射式：（连续式）通过测量微波脉冲在传感器与物料表面之间往返一次所需的时间来测量物位。适用于液位和料位。介质压间往返一次所需的时间来测

11、量物位。适用于液位和料位。介质压力为力为1.6MPa1.6MPa。B B 遮断式：（定点式）利用介质对微波的吸收特性，当物料遮断遮断式：（定点式）利用介质对微波的吸收特性，当物料遮断微波发射天线与接收天线之间的通路时，发出控制信号。适用于微波发射天线与接收天线之间的通路时，发出控制信号。适用于液位和料位（开关）。介质压力为液位和料位（开关）。介质压力为1.6MPa1.6MPa。其它液位测量仪表其它液位测量仪表A A 称重式：用电子秤称物料量，并根据容器的几何尺寸及物料的比称重式：用电子秤称物料量，并根据容器的几何尺寸及物料的比重计算出物位。重计算出物位。B B 激光式：利用激光束在被测物料表面

12、反射（或被物料遮断）来测激光式：利用激光束在被测物料表面反射（或被物料遮断）来测量物位。量物位。C C 光纤式：当光纤敏感元件与被测介质物料接触时，光损失增加，光纤式：当光纤敏感元件与被测介质物料接触时，光损失增加，根据光纤输出的光能大小来测量物位。根据光纤输出的光能大小来测量物位。D D 核辐射式：利用核辐射（主要是核辐射式：利用核辐射（主要是）射线，能穿透某些物质及在）射线，能穿透某些物质及在物质中按一定的规律减弱的现象来确定物位。物质中按一定的规律减弱的现象来确定物位。静压式液位计一、压力式液位计一、压力式液位计 液体在容器中具有一定高度，将对其底部或侧面某点液体在容器中具有一定高度，将

13、对其底部或侧面某点产生一定的压力。液位越高，对某点的压力就越大，所以产生一定的压力。液位越高，对某点的压力就越大，所以只要测出某点的压力便可确定液位的高度。只要测出某点的压力便可确定液位的高度。 下图是用压力表测量容器中液体液位的测量系统。这下图是用压力表测量容器中液体液位的测量系统。这时压力表的读数应为时压力表的读数应为pHh式中：式中：为液体的重度。由于压力表安装的位置固定，所为液体的重度。由于压力表安装的位置固定，所 以以h是常数。是常数。核电厂常用液位计介绍核电厂常用液位计介绍一般认为在测量中液体的重度不变，所以仪表的刻度方程为一般认为在测量中液体的重度不变，所以仪表的刻度方程为pHC

14、 对于与大气相对于与大气相通的敞口容器可以通的敞口容器可以把压力表安装在液把压力表安装在液位最低处，如右图。位最低处，如右图。Ch为常数为常数 压缩空气经过滤器、主压缩空气经过滤器、主气滤清器和节流元件最后从气滤清器和节流元件最后从导管下端敞口逸出。导管下端敞口逸出。 将压缩空气的压力凋到将压缩空气的压力凋到P1后，经后，经节流元件节流元件降到降到P2，当压，当压缩空气从导管下端以气泡的形式流出时，导管内的压力几乎缩空气从导管下端以气泡的形式流出时，导管内的压力几乎与液封静压相等。因此，差压变送器所指示的压力值即可反与液封静压相等。因此，差压变送器所指示的压力值即可反映出液位高度。映出液位高度

15、。吹气式液位计系统吹气式液位计系统二、差压式液位计二、差压式液位计 如右上图，差压变送如右上图，差压变送器的高压室与容器下部取器的高压室与容器下部取压点相连，低压室与液面压点相连，低压室与液面以上空间以上空间( (此处与大气相通此处与大气相通) )相连。相连。 差压变送器高压室的位置较最低液位低差压变送器高压室的位置较最低液位低h1h2，并较，并较容器底低容器底低h2，需要测量的液位范围为，需要测量的液位范围为H。这时差压变送器高抵压宝的压力分别为这时差压变送器高抵压宝的压力分别为1122()0pHhhp12120()pppHhhHZ 两室的压差为两室的压差为012()Zhh式中：式中：为容器

16、内液体的重度；为容器内液体的重度； Z0为零点迁移量，为零点迁移量，正迁移正迁移由于由于Z0的存在，使的存在，使HP关系曲线向关系曲线向P的正方向移动了的正方向移动了Z0的位置，如右的位置，如右图所示。图所示。 因此，当液因此，当液位位H等于零时，气动差压等于零时，气动差压变送器仍有与变送器仍有与Z0相对应的气压信号输出，相对应的气压信号输出，应使变送器不受应使变送器不受Z0的影响，即当的影响，即当H0时，时，输出气压为输出气压为0.2kgfcm2；最高位时为；最高位时为1kgfcm2。在这种情况下要进行正迁移，零。在这种情况下要进行正迁移，零点迁移量为点迁移量为Z0 (h1+h2)。 零点迁

17、移是靠调整变送器内部迁移弹零点迁移是靠调整变送器内部迁移弹簧来实现的。簧来实现的。 在实际应用中，为了防止容器内液体和气体进入在实际应用中，为了防止容器内液体和气体进入变送器的取压室造成管路堵塞或腐蚀，以及为了保持变送器的取压室造成管路堵塞或腐蚀，以及为了保持低压室的液柱高度恒定，在变送器的高、低压室与取低压室的液柱高度恒定，在变送器的高、低压室与取压点之间分别装有隔离罐，如图，在隔离罐内充满隔压点之间分别装有隔离罐，如图，在隔离罐内充满隔离液离液2，通常，通常2 1 。这时高、低压室的压力分别为这时高、低压室的压力分别为11 11222phHpphp121 112221pppHhhHC 高、

18、低压室的压差为高、低压室的压差为式中：式中：P1、P2分别为高、低压室的压力；分别为高、低压室的压力； 1、2为被测液体及隔离液的重度；为被测液体及隔离液的重度； h1、h2为最低液位及最高液位至变送器的高度为最低液位及最高液位至变送器的高度 p为容器中气体的压力；为容器中气体的压力； C为常数，为常数，C (h2h1)2负迁移负迁移2单法兰式单法兰式 对于上端与大气相通的开口容器，可以在底部接压力表，根据对于上端与大气相通的开口容器，可以在底部接压力表，根据液柱下端压力得知液位。如果压力表不能安装在与容器底部相同液柱下端压力得知液位。如果压力表不能安装在与容器底部相同的高度处，导压管内的液柱

19、压力必须用零点迁移法抵消。的高度处，导压管内的液柱压力必须用零点迁移法抵消。双法兰式双法兰式 对于上端与大气隔绝的闭口容器，因其上部空间与大气压力不对于上端与大气隔绝的闭口容器，因其上部空间与大气压力不等，必须用两个法兰分别将液相和气象压力导至差压变送器。等，必须用两个法兰分别将液相和气象压力导至差压变送器。电容式液位计 在平行板电容器之间充以不同介质时，电容量的大小就有所不同，因此可以通过测量电容量的变化来测量液位、料位或两种不同液体的分界面。在电容式变送器中有一个可变电容的敏感元件，即子小室，当子小室两侧(或单侧)受压后，测量膜片(可动极板)产生位移，使电容量(或差动电容)发生变化，经电子

20、线路转换、放大后输出4-20mA直流信号。特点：分辨力很高，静态精度和动态特性好，结构简单，适应性强，应用广泛。测量功能可调（表压、差压）。电容式差压变送器是核电厂一回路主、辅系统中的主要测压(差压)变送器。 两个同轴圆筒极板组成的电容器，两个同轴圆筒极板组成的电容器，在两圆筒之间充以介电常数为在两圆筒之间充以介电常数为的介质的介质时，则两圆筒间的电容量为时，则两圆筒间的电容量为dDLCln2式中：式中： D、d外电极内径和内电极外径外电极内径和内电极外径( (m) )； 极板间介质介电常数极板间介质介电常数( (F/m) )； L 极板相互重叠的长度极板相互重叠的长度( (m) )。液位变化

21、引起等效液位变化引起等效介电常数变化，从介电常数变化，从而使电容器的电容而使电容器的电容量变化，这就是电量变化，这就是电容式液位计的检测容式液位计的检测原理。原理。安装形式安装形式1-1-内电极；内电极；2-2-绝缘套绝缘套 右图是为用来测量右图是为用来测量导电介导电介质质的单电极电容液位计，它只的单电极电容液位计，它只用一根电极作为电容器的内电用一根电极作为电容器的内电极，一般用紫铜或不锈钢，外极，一般用紫铜或不锈钢，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，而导电液体和容作为绝缘层，而导电液体和容器壁构成电容器的外电极。器壁构成电容器的外电极。 适用于电导率不小于1

22、0-2 S/m的液体；被测液体黏度不能大，防止形成虚假液位；A. 底部约有10 的非测量区。 右图为用于测量右图为用于测量非导电非导电介质介质的同轴双层电极电容式的同轴双层电极电容式液位计。内电极和与之绝缘液位计。内电极和与之绝缘的同轴金属套组成电容的两的同轴金属套组成电容的两极，外电极上开有很多流通极，外电极上开有很多流通孔使液体流入极板间。孔使液体流入极板间。图中：图中：1 1、2-2-内、外电极；内、外电极；3-3-绝缘套；绝缘套；4-4-流通孔。流通孔。 电容式液位计主要由电极和电容检测电路组成。由于电容的变化量很小，因此准确测量电容量是液位测量的关键。目前在液位检测中，常见的电容检测

23、方法主要有交流电桥法、充放电法和谐振电路法等。电容式液位计一般不受真空、压力、温度等环境的影响，安装方便、结构牢固、易维修、价格较低。但不适用于以下情况：被测介质的介电常数随温度等影响而变化，被测介质在电极上有沉积或有气泡等产生。 注意事项注意事项超声波液位计超声波液位计一、超声波液位测量的原理一、超声波液位测量的原理频率在20000Hz以上的声波叫作超声波。 超声液位测量仪的原理是利用超声波在气体、液体、固体中的吸收衰减的不同来探测探头前有无液体、固体物料存在，从而可发出液位报警信号。 图图(a)(a)所表示的是超声波发射技能器所表示的是超声波发射技能器1 1与接收换能与接收换能器器2 2分

24、别安装在容器分别安装在容器3 3的相对面上，当液位升降时就会的相对面上，当液位升降时就会阻断或导通声波，从而发出信号。图阻断或导通声波，从而发出信号。图(b)(b)所表示的测量所表示的测量系统是超声波发射和接收部分安装在同一个探头系统是超声波发射和接收部分安装在同一个探头4 4里的里的装置。这两种安装方式主要用来做液位开关。装置。这两种安装方式主要用来做液位开关。 要想通过测量超声波传播时间来确定物位，声速 c 必须恒定。实际上声速随介质及其温度变化而变化，为了准确地测量液位，对于一定的介质，必须对声速进行校正。对于液介式的声速校正的方法有校正具校正声速法、固定标记校正声速法和温度校正声速法。

25、对于气介式的声速校正一般采用温度校正法，即采用温度传感器测量出仓或罐的温度，根据声速与温度之间的关系计算出当时的声速，再根据式求出液位。 超声波液位计测量液位时与介质不接触，无可动部件，传播速度比较稳定，对光线、介质黏度、湿度、介电常数、电导率和热导率等不敏感，因此可以测量有毒、腐蚀性或高黏度等特殊场合的液位。超声波物位计既可以连续测量和定点测量物位，但其结构复杂，测量时对温度比较敏感，温度的变化会引起声速的变化，因此为了保证超声波液位计的测量精度，应进行温度补偿。 注意事项音速与温度的关系音速与温度的关系音速也是声速，即声音在介质中传播之速度。音波可以在固体、音速也是声速，即声音在介质中传播

26、之速度。音波可以在固体、液体或是气体介质中传播，介质密度愈大，则音速愈快。在空液体或是气体介质中传播，介质密度愈大，则音速愈快。在空气中，气中，音速又会依空气之状态音速又会依空气之状态( (如湿度、温度、密度如湿度、温度、密度) )不同而有不同而有不同数值不同数值。如摄氏零度时海平面音速约为。如摄氏零度时海平面音速约为331.5m/s(1193 km/h)331.5m/s(1193 km/h)；一万米高空之音速约为；一万米高空之音速约为295m/s(1062km/h)295m/s(1062km/h)；另外每升高；另外每升高1 1摄氏摄氏度，音速就增加度，音速就增加0.607m/s0.607m/

27、s，故温度越高，音速越大。，故温度越高，音速越大。空气中音速与温度的关系式：空气中音速与温度的关系式： 环境声速环境声速= 331.5 + 0.6= 331.5 + 0.6温度（仪表应用温度补偿公式）温度（仪表应用温度补偿公式）V= (m/S)V= (m/S)T T：是摄氏温度；：是摄氏温度； V V：在：在T T时的音速时的音速 。 液体中的声速与温度有关，关系式为液体中的声速与温度有关，关系式为v vt t= = v v0 0+ +(t-t(t-t0 0) ) 其中：其中：v vt t表示温度为表示温度为t t时的声速，时的声速，t t0 0为表格中指出的温度，为表格中指出的温度，v v0

28、 0表示表示温度为温度为t t0 0时的声速，时的声速，为温度系数。为温度系数。液体中声速与温度关系表液体中声速与温度关系表液体液体t t0 0/ /v v0 0/m/s/m/s/m/(s/m/(s )丙酮丙酮202011921192-5.5-5.5水水2525150015002.52.5甘油甘油202019231923-1.8-1.8水银水银202014511451-0.46-0.46酒精酒精202011801180-3.6-3.6 数据表明：各种液体介质由于温度系数的不同，声速函数数据表明：各种液体介质由于温度系数的不同，声速函数的斜率差别很大。的斜率差别很大。二、超声波脉冲回波式液位测量

29、二、超声波脉冲回波式液位测量工作原理：工作原理： 从发射探头发出的超声脉冲在媒质中传到液面，经反从发射探头发出的超声脉冲在媒质中传到液面，经反射后再通过该媒质返回到接收探头，根据测出的超声脉冲射后再通过该媒质返回到接收探头，根据测出的超声脉冲从发射到接收的时间以及媒质中的声速，即可求得从探头从发射到接收的时间以及媒质中的声速，即可求得从探头到液面之间的距离，从而确定出液位。到液面之间的距离，从而确定出液位。按按传声介质传声介质不同，可分为不同，可分为气介式、液介式气介式、液介式和和固介式固介式三种；三种； 按按探头的工作方式探头的工作方式可分为可分为自发自收的单探头方式自发自收的单探头方式和和

30、收发分开的双探头方式收发分开的双探头方式。相互组合可以得到六种液位计。相互组合可以得到六种液位计的方案。的方案。(a)(a)气介式气介式 (b) (b) 液介式液介式 (c)(c)固介式固介式单探头超声波液位计单探头超声波液位计 液面液面探头探头12Lv t 超声波传播距离为超声波传播距离为L L，在，在液液体中体中的传播速度为的传播速度为v v，传播时间，传播时间为为t t ，则：，则： L L是与液位有关的量，故测是与液位有关的量，故测出出L L便可知液位，便可知液位， L L的测量一般的测量一般是用接收到的信号触发门电路对是用接收到的信号触发门电路对振荡器的脉冲进行计数来实现。振荡器的脉

31、冲进行计数来实现。 单探头液位计使用一个换能器，由控制电路控单探头液位计使用一个换能器，由控制电路控制它分时交替作发射器与接收器。制它分时交替作发射器与接收器。 双探头式则使用两个换能器分别作发射器和接双探头式则使用两个换能器分别作发射器和接收器，对于固介式，需要有两根金属棒或金属管分收器，对于固介式，需要有两根金属棒或金属管分别作发射波与接收波的传输管道。别作发射波与接收波的传输管道。(d)(d)液介式液介式 (e)(e)气介式气介式 (f)(f)固介式固介式 一发一收双探头测量一发一收双探头测量双探头液介式双探头液介式 两探头的中心距离为两探头的中心距离为2 2a，声波从探，声波从探头至液

32、面的斜向路径为头至液面的斜向路径为S，探头至液面的，探头至液面的垂直高度为垂直高度为L，则，则221,2Sv t LSa 一般，两个探头安装很近，即一般，两个探头安装很近，即a较小。较小。所以在高液位时所以在高液位时L值近似地与值近似地与S相等。相等。12Lv t双探头气介式适用上式，只是双探头气介式适用上式，只是v为气体中的声速。为气体中的声速。双探头固介式双探头固介式 超声波在固体介质中传超声波在固体介质中传2L2L距离所需要距离所需要的时间要比从发到收的时间短些，所短的的时间要比从发到收的时间短些，所短的时间就是超声波在液体中传过距离时间就是超声波在液体中传过距离d d所需所需的时间。因

33、此的时间。因此式中：式中：v v为固体中的声速：为固体中的声速：v vL L为液体中的声速为液体中的声速。1()2LdLvtv 校正具校正具气气液液固固 从前面的分析中可以看出，只从前面的分析中可以看出，只要知道超声波在媒质中的传播速度，要知道超声波在媒质中的传播速度，便可根据传播时间确定液位，但是便可根据传播时间确定液位，但是媒质中的声速还与其他一些因素有媒质中的声速还与其他一些因素有关，如与媒质的成分、温度和压力关，如与媒质的成分、温度和压力等因素有关，因此，很难把声速看等因素有关，因此，很难把声速看成是一个不变的恒量。一般采用校成是一个不变的恒量。一般采用校正具对声速进行校正，所谓正具对

34、声速进行校正，所谓校正具校正具就是在传声媒质中相隔固定距离就是在传声媒质中相隔固定距离L L0 0安安装一组探头反射板，装一组探头反射板，如图所示。如图所示。 在固介式情况下校证具是一段传声的固体，其材料必需在固介式情况下校证具是一段传声的固体，其材料必需与测量液位时用的传声固体完全相同。与测量液位时用的传声固体完全相同。超声波从探头发出经超声波从探头发出经反射板反射后回到探头而被接收，如果在此校正段反射板反射后回到探头而被接收，如果在此校正段L L0 0的媒质中的媒质中声速为声速为v v0 0, ,从发到收所经历的时间为从发到收所经历的时间为t t0 0，则，则00 012Lv t00tLL

35、t0vv12Lvt当当时结合时结合因为因为L L0 0是事前己知的定数，所以只要测出两段时间是事前己知的定数，所以只要测出两段时间t t和和t t0 0即可确定液位即可确定液位L L。超声波液位计的安装超声波液位计的安装超声波液位计的换能器应与被测介质表面垂直；仪表被安装在拱形或圆形灌顶，会造成多次反射回波，在安装时应尽可能避免；不要将仪表安装于入料料流的上方，以保证测量的是介质表面而不是入料料流；超声波液位计不能安装于真空环境中；当罐中有搅拌时，仪表安装应尽量远离搅拌器；当由于入料、搅拌或容器内其他过程处理时，会在液体介质表面产生泡沫，泡沫将会对发射信号造成衰减，此时，最好改装导波雷达液位计

36、；如果容器内有很强的气流（如，安装在室外），应将传感器安装于导波管内；对于安装在室外或潮湿室内上的仪表，为了防潮，应拧紧电缆密封套，而且要在进线口处使电缆弯曲；超声波液位计的量程范围最大可达30米左右，被测介质可以是腐蚀性液体，如酸、碱等，在电厂的海淡等系统中多有应用。超声波液位计能够远传信号，实现PLC系统监控；超声波液位计工作时应避开强电流、强电磁、高电压的干扰，且超声波液位计不适用于强震动工作环境;安装超声波液位计时必须考虑超声波液位计的盲区问题。当液位进入盲区后，超声波变送器就无法测量液位了，所以在确定超声波液位计的量程时，必须留出50公分的余量，安装时，变送器探头必须高出最高液位50

37、公分左右。这样才能保证对液位的准确监测及保证超声波液位计的安全,在实际使用中，因为安装时考虑不周，液位计被水淹没，致使液位计完全损坏。 超声波液位计故障超声波液位计故障故障现象：液位误报，出现满量程指示。原因分析： 由于水汽液化，或气温较低出现结露现象，导致超声波液位计探头表面有水珠，从而出现液位误报现象。处理方法：取出超声波探头，擦去其上的水雾。 超声波液位计在安装正确的情况下，故障频率也是较低的。超声波液位测量的优点：超声波液位测量的优点： 与介质不接触，无可动部件，电子元件只以声频振动，振幅小，仪器寿命长；超声波传播速度比较稳定，光线、介质粘度、湿度、介电常数、电导率、热导率等对检测几乎

38、无影响，因此适用于有毒、腐蚀性或高粘度等特殊场合的液位测量；不仅可进行连续测量和定点测量，还能方便地提供遥测或遥控信号；能测量高速运动或有倾斜晃动的液体的液位。 超声波液位测量的缺点：超声波液位测量的缺点： 超声波仪器结构复杂，当超声波传播介质温度或密度发生变化，声速也将发生变化，对此超声波液位计应有相应的补偿措施，否则严重影响测量精度；有些物质对超声波有强烈吸收作用，选用测量方法和测量仪器时要充分考虑液位测量的具体情况和条件。雷达液位计雷达液位计雷达液位计的测量原理 雷达液位计采用发射反射接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接

39、收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下： D=CT/2式中 D雷达液位计到液面的距离 C光速 T电磁波运行时间 雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。在实际运用中，雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。 雷达式液位计按照其测量结构不同主要分为两类，一类是雷达液位计，另一类是导波雷达式液位计。雷达液位计是指通过空间传播发射和接收电磁波的液位测量仪

40、表；导波雷达则是通过波导体传导来发射和接收电磁波的液位测量仪表。 导波雷达式液位测量仪表是一种基于时域反射测量（TDR）原理、智能型、两线制连续液位变送器。沿着浸入过程介质的探杆，引导低功率毫微秒脉冲。当脉冲抵达所测量的物料表面时，部分能量被反射并返回变送器，并将产生脉冲和反射脉冲之间的时差换算成距离，以此来计算总液位的位置。 对于测量性能而言，产品的反射率是关键参数。较高介电常数的介质具有更好的反射效果并能扩大量程。与湍流表面相比，平静的表面具有更好的反射效果。 事实上，雷达液位计与导波雷达液位计都是利用发射和接收电磁波脉冲来测量发射器和液位之间的距离的，其最大的不同之处在于导波雷达式液位计

41、使用了导波探杆。这是对于导波探杆的应用，才使导波雷达式液位计也更加的稳定，能够测量液面波动，起泡沫等许多复杂的液面环境，更加扩展了雷达式液位计的应用范围。雷达液位计微波信号频率雷达液位计微波信号频率雷达液位计的典型波段为5.8GHz、10GHz、24GHz。通常我们称5.8GHz(或6.3GHz)的频率为C波段微波；10GHz的频率为X波段微波;24GHz(或26GHz)的频率为K波段微波。E+H的雷达液位计FMR230：喇叭天线，频率为6GHz，特别适用于缓冲和过程罐的测量；FMR231：杆式天线，频率为6GHz，特别适用于需要强的化学品适应性的场合；FMR240：具备小的喇叭天线，频率为2

42、6GHz，精度为3mm,特别适用于小型容器；FRM244：喇叭天线，频率为26GHz，精度为3mm抗腐蚀性强；FRM245：频率为26GHz精度为3mm，抗腐蚀性强，易于清理。颗粒小型储油罐 测量范围： 20 米 工作频率： 6.8GHz。德国科隆的TCRD500 :工作频率： 100MHZ-1.8GHZ 测量范围： 缆式 0-35m TCRD501:应用： 过程条件简单，腐蚀性的液体、浆料、固体 比如： 水液储罐 酸碱储罐浆料储罐固体颗粒小型储油罐测量范围：6米 频率范围：6.8GHz TCRD502 应用： 过程条件简单，腐蚀性的液体、浆料、固体 比如： 水液储罐 酸碱储罐 浆料储罐 固体

43、颗粒 小型储油罐 测量范围：6 米 频率范围： 6.3GHz TCRD503 应用： 过程条件简单，腐蚀性的液体、浆料、固体比如： 水液储罐 酸碱储罐 浆料储罐 固体颗粒 小型储油罐 测量范围： 35 米 频率范围： 6.8GHz TCRD504应用： 存储或过程容器腐蚀性的液体、浆料、固体比如： 水液储罐 酸碱储罐 浆料储罐 固体颗粒 小型储油罐 测量范围： 20 米 工作频率： 6.8GHz TCRD505应用： 过程条件简单，腐蚀性的液体、浆料、固体 比如： 水液储罐 酸碱储罐 浆料储罐 固体 由于雷达液位计的增益系数和波束角的大小和微波的波长以及雷达液位计的喇叭口尺寸大小有关系。因此，

44、越来越多的雷达液位计制造商开始研发采用高频率微波技术来改善雷达液位计的性能。同时，采用高频技术后，可以在提高雷达性能的同时，大大缩小天线的尺寸，使安装更加方便。雷达液位计的特点雷达液位计的特点 雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不存在机械磨损，使用寿命长。雷达液位计测量时发出的电磁波能够穿过真空，不需要传输媒介，具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点，能用于挥发的介质的液位测量。雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量。电磁波在液位表面反射时，信号会衰减，当信号衰减过小时，会导致雷达液位计无法测到足够的电磁波信号。导电介质能很好地反射电磁波，对VEGAPULS雷达液位计，甚至微导电的物质也

45、能够反射足够的电磁波。介电常数大于1.5的非导电介质(空气的介电常数为1.0)也能够保证足够的反射波，介电常数越大，反射信号越强。在实际应用中，几乎所有的介质都能反射足够的反射波。采用非接触式测量，不受槽内液体的密度、浓度等物理特性的影响。测量范围大，最大的测量范围可达0-35m，可用于高温、高压的液位测量。天线等关键部件采用高质量的材料，抗腐蚀能力强，能适应腐蚀性很强的环境。功能丰富，具有虚假波的学习功能。输入液面的实际液位，软件能自动地标识出液面到天线的虚假回波，排除这些波的干扰。参数设定方便，可用液位计上的简易操作键进行设定，也可用HART协议的手操器或装有VEGA Visual Ope

46、rating软件的 PC机在远程或直接接在液位计的通信端进行设定，十分方便。 由于雷达液位计采用的微波是一种电磁波，在传播的过程不需要传输媒介的传递，因此基本上不需要考虑挥发性气体和蒸汽、温度、压力(真空)、甚至粉尘的影响。而且，由于是基于回波反射测距的原理(TOF)，对雷达液位计来说，不存在磨损等问题，因此基本不需要维护；顶部安装的方式也使安装更加方便；而且由于微波的特性，相对其它液位测量方式，它的精度一般都能达到0.1%(全量程)的精度。导波雷达液位计安装注意事项导波雷达液位计安装注意事项n严禁靠近入口管安装；n严禁靠近搅拌器安装。如果探杆可移动到距离搅拌器30cm的范围内，需将探杆固定；

47、n如果由于储罐内湍流状态使探杆容易摇摆，应将探杆固定在储罐底部；n避免靠近加热盘管安装；n确保喷嘴不延伸进入储罐底部；n确保探杆不与喷嘴或储罐内其他物体接触；n探杆的定位应保证探杆所受侧力最小。核辐射式液位计射线在穿过物质时，会被物质的原子散射和吸射线在穿过物质时，会被物质的原子散射和吸收它的强度随着物质层的厚度呈指数规律而衰减：收它的强度随着物质层的厚度呈指数规律而衰减：HeII0式中：式中：I I。为射入介质前的。为射入介质前的Y Y射线强度；射线强度； I I为通过介质厚度为为通过介质厚度为H H后的后的射线强度射线强度 为介质对为介质对射线的吸收系数。射线的吸收系数。 不同物质对同位素

48、射线的吸收能力不同，一般固体最强，液体次之，气体最差。 对于一定的放射线源和一定的被测介质，如果入射介质前的射线强度I0和吸收系数都是定值，则介质厚度H与穿过介质后的射线强度I的关系为 由此可见，只要测出通过介质后的射线强度I，便可求出被测介质的厚度H。IIHlnln10 下图所示为辐射源与接收器均是为固定安装方式的核幅射下图所示为辐射源与接收器均是为固定安装方式的核幅射液位计。其中液位计。其中 (a)(a)为长辐射源和长接收器形式，输出线性度好；为长辐射源和长接收器形式，输出线性度好； (b)(b)为点辐射源和点接收器形式，输出线性度较差。为点辐射源和点接收器形式，输出线性度较差。核辐射式液

49、位计核辐射式液位计 1-1-放射源；放射源； 2-2-接收器接收器核幅射式液位计由辐射源、接收器和测量仪表组成。辐射源一般用钴60或铯，放在专门的铅室中，安装在被测容器的一侧。幅射源在结构上只能允许射线经铅室的一个小孔或窄缝透出； 接收器与前置放大器装在一起，安装在被测容器另一侧，射线由盖革计数管吸收，每接收到一个粒子，就输出一个脉冲电流。射线越强，电流脉冲数越多，经过积分电路变成与脉冲数成正比的积分电压，再经电流放大和电桥电路，最终得到与液位相关的电流输出； 辐射式液位计既可进行连续测量，也可进行定点发送信号和进行控制； 射线不受温度、压力、湿度、电磁场的影响，而且可以穿透各种介质，包括固体

50、，因此能实现完全非接触测量； 以上这些特点使得辐射式液位计适合于特殊场合或恶劣环境下不常有人之处的液位测量，如高温、高压、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、易结晶、沸腾状态介质、高温熔融体等的液位测量； 但在使用时仍要注意控制剂量，作好防护，以防射线泄漏对人体造成伤害。核辐射式液位计的特点核辐射式液位计的特点可以从容器、罐等密封装置的外部以非接可以从容器、罐等密封装置的外部以非接 触的方式进行测量；触的方式进行测量；不受温度、压力、粘度和流速等被测介质不受温度、压力、粘度和流速等被测介质 性质和状态的限制；性质和状态的限制；可以测量比重差很小的两层介质的相界面可以测量比重差很小的两层介质的相界面 位置；

51、位置；在应用中必须进行防护。在应用中必须进行防护。反应堆压力容器水位测量反应堆压力容器水位测量 美国三哩岛核事故后，美国核管会要求所有商用压水堆核电站必须安装反应堆压力容器水位测量装置，并对反应堆水位测量、系统提出如下主要要求：水位测量仪表及其关联系统不应破坏反应堆压力容器 和反应堆冷却剂管道的完整性也不应产生不可接受 的附加载荷振动、电磁场、辐射以及对动力机械和其 它系统产生干扰作用的噪声，尤其不应该损害压力边 界和放射性污染准则；在毋需改变量程的情况下，水位测量仪表必须在上腔室和堆芯区域发挥功能；仪表信号的处理必须简单而明确，可靠性高，仪表如果 发生故障或误差增大，应有清晰的指示；仪表信号

52、和处理后的信号应该易懂易读而且不受反应 堆压力容器的环境条件如下降段水位、硼、控制棒、 热循环、腐蚀、浸蚀、辐射和振动等的影响；测量仪表的最大使用寿命、检查、维修和调整等时间间 隔至少等于或大于换料周期；仪表必须可以调校，以提供可接受的允许偏差。在已知 误差带的情况下，偏差的最大值为堆芯高度的十分之一；必须符合多重性原则。热端加热热电偶法热端加热热电偶法 热端加热热电偶水位测量原理，是以浸没在反应堆压力容器冷却剂中热端加热热电偶其加热端和不加热端之间产生的温差为基础的。如果某个敏感元件浸没在热传导较高的液态中时，它的温差几乎为零，然而在冷却剂没有浸没的敏感元件温差则大。这样可准确地反映压力容器

53、的水位。用该元件组成的测量系统来监侧反应堆压力容器内燃料对准板以上区域的水位。 当发生失水事故时，压力容器内充满两相流混合物。如果采用了热端加热热电偶法测量水位，将会得到精确的水位值。这是因为该水位测量系统中的分离管具有将周围的汽水两相进行水力分离功能。因此，即使在两相或液汽相分界不清的情况下，或者在泡沫两相混合状态时，都可进行有效的水位测量。热电法采用热电偶测量温度场，下图为热电偶测量高温金属熔液液位原理图。 图中:a-容器壁；b-凝固金属；c-钢水；d-热电偶。 在容器壁上选定一系列测量点，装上热电偶，并将各测点上热电偶的输出记录下来，得到如图所示的温度-电势分布曲线，曲线上反映出第7个和

54、第8个测点之间产生了温度突变，因此液面就在第7与第8测点之间。差压水位测量法差压水位测量法 差压水位测量法是利用反应堆容器底部与顶部的压差直差压水位测量法是利用反应堆容器底部与顶部的压差直接测量压力容器内水位的。接测量压力容器内水位的。 差压水位测量系统中有两套差压测量装置，一只称为差压水位测量系统中有两套差压测量装置，一只称为“窄量窄量程单元程单元”( (Pa)Pa)，用来测量主泵停转时，反应堆压力容器内在，用来测量主泵停转时，反应堆压力容器内在自然循环状态下的从底部到顶部的实际水位自然循环状态下的从底部到顶部的实际水位(0100(0100) )；当主；当主泵运转时，窄量程单元指示为满刻度。

55、另一只称为泵运转时，窄量程单元指示为满刻度。另一只称为“宽量程单宽量程单元元”( (Pb)Pb)，它的刻度数是从主泵停转时压力容器水位，它的刻度数是从主泵停转时压力容器水位0 0到所有到所有主泵运转的满水位主泵运转的满水位100100。在全部主泵停转而容器满水位时，宽。在全部主泵停转而容器满水位时，宽量程单元读数约为量程单元读数约为330330。 差压变送器安装在安全壳外的差压变送器安装在安全壳外的主要目的主要目的是消除事故后安全是消除事故后安全壳内部环境发生变化壳内部环境发生变化( (温度、压力和辐射等温度、压力和辐射等) )而引起测量精度大而引起测量精度大幅度下降幅度下降( (估计为估计为

56、1515左右左右) )。同时，这也是为了便于操作人员。同时，这也是为了便于操作人员对安装在安全壳外的变送器进行校正、更换、参考段复检和变对安装在安全壳外的变送器进行校正、更换、参考段复检和变送器内填充物充注。送器内填充物充注。名称名称规格型号规格型号数量数量活扳手活扳手30030036mm36mm2 2把把活扳手活扳手25025030mm30mm1 1把把螺丝刀螺丝刀十字形十字形1 1把把螺丝刀螺丝刀一字形一字形1 1把把稳压电源稳压电源24VDC24VDC10%10%1 1台台电阻电阻250250、0.5W0.5W1 1只只精密压力表精密压力表YB-150(0.25YB-150(0.25级级

57、) )1 1套套压力表校验器压力表校验器1 1台台压力校验仪压力校验仪可配置不同量程模块可配置不同量程模块1 1台台对讲机对讲机1 1对对多功能校验仪多功能校验仪FLUKE-744FLUKE-7441 1只只万用表万用表FLUKE-17BFLUKE-17B1 1只只375375手持式终端手持式终端 1 1台台BT200BT200手持式终端手持式终端 1 1台台其他材料：绝缘胶布、白布、生料带、短接线、夹子等。其他材料：绝缘胶布、白布、生料带、短接线、夹子等。通用工具器清单通用工具器清单电动仪表通用故障原因电动仪表通用故障原因 对于电动仪表而言，大部分故障出在对于电动仪表而言，大部分故障出在接触

58、不良、断路、短路、接触不良、断路、短路、松脱松脱等四个方面。等四个方面。接触不良接触不良 仪表插件板、接线端子的表面氧化、松动以及导线的似断非仪表插件板、接线端子的表面氧化、松动以及导线的似断非断状态，都是造成接触不良的主要原因。断状态，都是造成接触不良的主要原因。断路断路 因仪表引线一般较细，在拉机芯或操作过程中稍有相碰，都会因仪表引线一般较细，在拉机芯或操作过程中稍有相碰，都会造成断路，保险丝的烧毁、电气元件内部断路也是一个方面。造成断路，保险丝的烧毁、电气元件内部断路也是一个方面。短路短路 导线的裸露部分相碰，晶体管、电容击穿是短路的常见现象。导线的裸露部分相碰，晶体管、电容击穿是短路的

59、常见现象。松脱松脱 主要是机械部分，诸如滑线盘、指针、螺钉等，气动仪表也主要是机械部分，诸如滑线盘、指针、螺钉等，气动仪表也有类似现象。有类似现象。分析判断故障原因的方法分析判断故障原因的方法一般有以下几个方面：一般有以下几个方面：n故障发生前的使用情况和有无什么先兆；故障发生前的使用情况和有无什么先兆；n故障发生时有无打火、冒烟、异常气味现象；故障发生时有无打火、冒烟、异常气味现象；n供电电压变化情况；供电电压变化情况；n过热、雷电、潮湿、碰撞等外界情况；过热、雷电、潮湿、碰撞等外界情况；n有无受到外界强磁场、电场的干扰；有无受到外界强磁场、电场的干扰；n是否有使用不当或误操作情况；是否有使

60、用不当或误操作情况；n在正常使用中出现的故障，还是校验或修理更换元器件在正常使用中出现的故障，还是校验或修理更换元器件后出现的故障；后出现的故障；n以前发生过哪些故障及修理情况等；以前发生过哪些故障及修理情况等；n从回路系统考虑，是否由于系统操作或某种工况引起从回路系统考虑，是否由于系统操作或某种工况引起。外观检查外观检查外观检查主要内容包括：外观检查主要内容包括： n仪器仪表外壳及表盘玻璃是否完好，指针是否变形或与刻度盘相仪器仪表外壳及表盘玻璃是否完好，指针是否变形或与刻度盘相碰，装配紧固件是否牢固，各开关旋钮的位置是否正确，活动部碰，装配紧固件是否牢固，各开关旋钮的位置是否正确，活动部分是